Работу провели специалисты молодежной лаборатории Института общей и неорганической химии им. Н. С. Курнакова РАН совместно с исследователями из Института химии Коми научного центра УрО РАН, Института неорганической химии им. А. В. Николаева СО РАН, Института общей генетики им. Н. И. Вавилова РАН и Амурской государственной медицинской академии. Результаты исследования опубликованы в журнале Inorganic Chemistry Communications при поддержке Российского научного фонда.
Новые соединения серебра
Устойчивость бактерий к антибиотикам остается одной из главных проблем современной медицины. Особенно остро она стоит в случае туберкулеза: некоторые штаммы возбудителя постепенно теряют чувствительность к традиционным препаратам.
Ученые ищут вещества, которые могли бы воздействовать на бактерии иначе. Одним из перспективных направлений остаются соединения серебра, поскольку этот металл давно известен своими антимикробными свойствами. Однако эффективность таких веществ во многом зависит от их структуры.
Перед началом работы исследователи изучили данные о комплексах серебра, содержащихся в Кембриджской структурной базе данных, чтобы определить особенности строения подобных соединений и найти новые варианты их организации.
В результате ученые получили пять комплексов серебра с различными монокарбоновыми кислотами и изучили их структуру, устойчивость и способность подавлять рост микобактерий.
Необычное строение комплекса с миртеновой кислотой
Особый интерес вызвал комплекс серебра с миртеновой кислотой – органическим соединением, которое встречается в растениях семейства хвойных.
Исследователи обнаружили в нем необычное расположение карбоксилатных групп вокруг атома серебра – так называемую цисоидную организацию. Ранее такой тип строения для подобных комплексов серебра не описывался.
По словам ученых, это расширяет представления о возможных структурах соединений серебра и помогает лучше понимать связь между строением вещества и его биологическими свойствами.
Активность против модельных микобактерий
Новые соединения проверили на устойчивость и биологическую активность. Исследование показало, что комплексы сохраняют стабильность в растворе как минимум в течение суток, а некоторые из них – до двух недель. Часть соединений также сохраняла устойчивость при нагревании до 170 °C.
Затем ученые изучили их воздействие на модельные микобактерии – безопасный для лабораторных исследований микроорганизм, который используют при изучении свойств веществ, потенциально активных против возбудителей туберкулеза.
Все пять комплексов смогли подавлять рост бактерий. Три соединения показали более высокую активность, чем рифампицин – один из основных препаратов, применяемых в терапии туберкулеза.
Наиболее перспективным оказался комплекс серебра с миртеновой кислотой. Он не только замедлял размножение бактерий, но и приводил к гибели клеток микроорганизмов.
Как работает новый комплекс
Чтобы понять механизм действия вещества, исследователи провели компьютерное моделирование взаимодействия комплекса с белками микобактерий.
Расчеты показали, что соединение способно связываться с несколькими важными ферментами бактерий. Среди них – фермент InhA, который является одной из мишеней изониазида, одного из ключевых противотуберкулезных препаратов.
Кроме того, комплекс взаимодействовал с ферментами, участвующими в энергетическом обмене бактерий. По мнению ученых, способность одновременно воздействовать на несколько жизненно важных процессов может стать преимуществом при создании средств против устойчивых микроорганизмов.
"Удалось получить соединение с новым типом пространственной организации – аквакомплекс серебра с миртеновой кислотой, в котором впервые обнаружено цисоидное расположение карбоксилатных анионов. Особенно важно, что именно этот комплекс показал высокое сродство к ферментам, являющимся ключевыми мишенями противотуберкулезной терапии. Экспериментальные исследования подтвердили его высокую антимикобактериальную активность", – рассказала руководитель исследования Ирина Луценко.
Следующий этап – испытания на патогенных штаммах
Авторы работы отмечают, что новые соединения пока находятся на стадии фундаментального исследования. До возможного применения в медицине потребуется провести дополнительные испытания, в том числе изучить действие веществ на патогенные штаммы микобактерий и оценить их безопасность.
